JP2004298283A - 電動車椅子 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーの取り付け構造を、フレームの規格変更からフリーとすること。
【解決手段】着座部３及び前記着座部３に使用者が着座した時に前記使用者の背中を支える背凭れ部１００から構成されたフレーム２にモータ８により回転駆動される車輪６が設けられた電動車椅子において、前記モータ８を駆動するバッテリー１１０を、前記背凭れ部１００の任意な箇所に着脱自在に装着された袋１２０の内部に収容した。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータからの駆動力を車輪へ動力伝達して電動駆動を行う電動車椅子に関するものであり、特に、モータの駆動源たるバッテリーの取り付け構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車椅子は、一般的に、高齢者、身障者あるいは病気を患っている人等が利用するものであるが、この車椅子の中でモータによる駆動力を利用した電動車椅子が使用されている。この電動車椅子は、着座部及び前記着座部に使用者が着座した時に前記使用者の背中を支える背凭れ部から構成されたフレームにモータにより回転駆動される車輪が設けられた形式のものが一般的である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１３５２５０号公報（第１〜６頁・図１〜８）
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
上記した公報に示される電動車椅子においては、モータを回転駆動するための駆動源たるバッテリーは、硬質ケースたるホルダーに収容されており、このホルダーは、フレームの左右方向（車軸方向）の相対する一対の適所に凹凸嵌合の態様で、着脱自在に装着される。すなわち、ホルダーの下部に一対の凸部が設けられ、フレームには、この一対の凸部を受容する一対の凹部が設けられる。しかして、車軸方向の長さが異なるフレームの提供が要請された場合、一対の凹部間の距離が変化するので、ホルダーの下部の一対の凸部間の距離も、これに対応して変えねばならない。つまり、フレームの規格ごとにバッテリーを収容する、ホルダーを準備せねばならず、頗る不便である。
【０００５】
それ故に、本発明は上記の不具合のない、電動車椅子を提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、着座部及び前記着座部に使用者が着座した時に前記使用者の背中を支える背凭れ部から構成されたフレームにモータにより回転駆動される車輪が設けられた電動車椅子において、前記モータを駆動するバッテリーを、前記背凭れ部の任意な箇所に着脱自在に装着された袋の内部に収容したことである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は、電動車椅子（ここでは、単に、車椅子と称す）１の側面図であり、この図１を参照して、車椅子１の構成について説明する。車椅子１は、骨格と成るフレーム２より外形状が構成され、フレーム２には軽量化の面から、アルミのパイプ材が使用される。フレーム２は、主に、バックフレームパイプ２ａ、アームレストフレームパイプ２ｂ、シートフレームパイプ２ｃ、フットレストパイプ２ｄ、ベースフレームパイプ２ｅ、ミドルフレームパイプ２ｆといった複数のパイプより構成され、これらのフレームパイプが、溶接またはボルト締め等により一体化されて、背もたれを有する椅子形状を呈する。
【０００９】
尚、これらのフレームパイプの接合に関しては、接合を強固とするためには、ジョイント部材を用いて接合すると良い。
【００１０】
これらフレーム２の中で、バックフレームパイプ２ａは座席３の背もたれとなる後方に設けられ、若干斜め後方に傾き、上部が後方に湾曲している。バックフレームパイプ２ａの上部の先には、介助者が手で車椅子１をアシストする際に操作性を良くするため、ゴムまたはスポンジ製のグリップ２１が設けられている。アームレストフレームパイプ２ｂは、水平方向において２段形状を呈し、後方が前方に比べて鉛直方向において高くなっており、前方が鉛直下方に延在している。そのアームレストフレームパイプ２ｂの先端には前輪となるキャスタ７が支持部材１９を介して、回転可能に取り付けられている。このアームレストフレームパイプ２ｂは、バックフレームパイプ２ａの座席３の上面位置でバックフレームパイプ２ａに固定されると共に、バックフレームパイプ２ａの中間位置に固定されるミドルフレームパイプ２ｆの前方端に固定されている。アームレストフレームパイプ２ｂは着座部たる座席３の両側に着座者の肘が置ける様に、肘受部にクッション体から成るアームレスト２０が取り付けられる。更に、左右あるアームレスト前方のいずれか一方には、着座者によって電動車椅子１の進行方向が操作される図示しない操作レバーを備えたコントローラがアームレストフレームパイプ２ｂに取り付けられている。
【００１１】
座席３を支えるシートフレームパイプ２ｃは、着座者の体重を下部で支えるものである。また、フットレストパイプ２ｄはシートフレームパイプ２ｃの前方において下方へ湾曲した先端に接続され、先端は自由端となっており、その先端にはフットレスト４０が取り付けられている。このフットレスト４０には、電動車椅子１への乗降性を良くするため、斜め下方に延在するフットレストパイプ２ｄに対して、前後に回動が可能となっている。このフットレストパイプ２ｄは、一端がバックフレームパイプ２ａに接続されるベースフレームパイプ２ｅがつながる。
【００１２】
車椅子１の車輪６の中心である車軸４は、切替レバー１１の操作によって、駆動力を切り替える（手動／電動駆動）駆動切替機構１０に軸支され、この駆動切替機構１０は、シートフレームパイプ２ｃとベースフレームパイプ２ｅとの中央位置の高さにて、バックフレームパイプ２ａに対して上下２ヶ所にてボルト等の締結部材により固定されている。駆動切替機構１０の車椅子１の後方にはモータ８が固定され、座席３の後方位置で鉛直方向に設けられた切替レバー１１の簡単な押圧操作（鉛直方向の操作）によって、手動／電動の切り替えが可能である。
【００１３】
後輪６の回転中心となるハブは車軸４に設けられる。ハブ５の外径には、車輪６のホイールから内側に向って延在する複数のスポークが支持されており、スポークはクロス状に取り付けられ、ハブ５、スポーク９および車輪６により後輪を構成する（図示せず）。一方、ハブ５の内側は、モータ８からの駆動力を駆動切替機構内に設けられた複数のギヤにより減速させて、駆動切替機構１０を介してその駆動力が車軸４から車輪６へと伝達され、ハブ５に支持される車輪６がモータからの駆動力によって、回転動作を行う構成となっている。
【００１４】
また、車椅子１の後端下側には転倒防止機構１３が左右対で設けられており、車椅子１が段差等を乗り越える場合や、路面の傾斜角度が大きい場合等の様に、車椅子１に後方への回転モーメントが作用して不安定な状態になった場合に、車椅子１の後方への転倒を防止するための機構を備えている。
【００１５】
更に、図１に示す車椅子１には、停止時に車椅子１が勝手に動いていかな様に、停止場所を保持するため、車輪６に手動ブレーキをかけるブレーキ操作レバー３２を備える。
【００１６】
次に、駆動力の伝達について、図２を参照して説明する。駆動切替機構１０は、駆動を行う駆動部１０ａと駆動方式を切り替える切替部１０ｂを備えており、駆動部１０ａはモータ８からの駆動力を車輪６を回転させる車軸４へと伝達する機能を有すると共に、切替部１０ｂはモータ８からの駆動力を切替レバー１１によって手動／電動駆動に切り替える機能を有する。この様な駆動切替機構１０は、バックフレームパイプ２ａに固定されるハウジング２１に対して、モータ８が車椅子１の後方位置でボルト等の締結部材により２ヶ所にて固定されている。
【００１７】
上記した駆動部１０ａは、ハウジング２１の中に収められた、複数のギヤ５１，５２，５３，５４，５５を備えている。駆動部１０ａは、モータ８からの駆動力を、最初、ギヤ５１に伝達する。そして、図３に示す様に、ギヤ５１はギヤ５１５と同軸で配設されたギヤ５２を回転させる。ギヤ５２にはギヤ５３が噛合している。ギヤ５３の側面には、中央に周状の溝部３５ｂを有するボビン形状を呈する動力伝達部材３５を介して、ギヤ５３の駆動力がギヤ５４に伝達される構成となっている。この場合、２つのギヤ５３，５４および動力伝達部材３５は、ハウジング５０の内部において、両端が軸受３６，３７により軸支されたシャフト３４によって支持されており、シャフト３４の回転によりギヤ５３，５４は一体回転する。このシャフト３４は側面に周状の溝部を有し、この溝部に円盤状のプレート３８が嵌り、プレート３８の側面にギヤ５４が嵌められている。これによって、プレート３８は軸方向の移動が駆動伝達部材３５とギヤ５４との間の溝部により規制された状態となっている。
【００１８】
一方、動力伝達部材３５はプレート側に軸方向に延在する凹部が周方向において数箇所形成されており、この凹部内にスプリング３９が配設される。また、ギヤ５３と動力伝達部材３５との当接面においては、ギヤ５３側にピン２９が軸方向に圧入され、ピン２９が動力伝達部材３５に形成された孔３５ａに嵌り、動力伝達が行える構成となっている。尚、このピン２９とピン２９に対応した位置に設けられる孔３５ａは周方向において複数形成されていても良い。この様な構成により、ギヤ５３はシャフト３４に嵌ってギヤ５３が回転時に、ギヤ５３の側面から突出したピン５３が動力伝達部材３５に形成された孔３５ａに嵌った状態では、動力伝達部材３５およびそれと同軸のギヤ５４は一体回転する。しかし、ピン２９が動力伝達部材３５の孔３５から外れた状態（動力伝達部材３５がシャフト上を軸方向に移動して離れた状態）では、ギヤ５３の回転はギヤ５４に伝達されないものとなる。この状態では、スプリング３９の付勢力によって、動力伝達部材３５はギヤ５３側に付勢される。
【００１９】
上記したギヤ５４は、ギヤ５５と噛合する。ギヤ５５は車軸４と同軸に配設され、ハウジング内で軸受２８により軸支され、車軸４と一体回転する構成となっている。
【００２０】
次に、駆動力を手動／電動に切り替えを行う切替部１０ｂについて説明する。切替部１０ｂは、ハウジング２１の上方にシール部材によりシールが図られた状態で、ハウジング２２がボルト等の締結部材により固定される。ハウジング２２は、図６の（ａ）に示す側面図および（ｃ）に示す上視図の如く、３つのフランジ２２ｄを有する中空の円筒状を呈する。ハウジング２２は（ａ）の如く、円筒状の上方には下方よりも開口が狭い溝部２２ａが形成されている。溝部２２ａは図６に示す様に、ハウジング２２の周方向に形成されており、軸方向に延在する。溝部２２ａの下方には、（ｂ）に示す様に、所定角度（例えば、３０度）のテーパ状のガイド部２２ｂが周状に形成されている。また、複数の隣り合う溝部２２ａとの間の下方には、非連続となったテーパ状のロック部２２ｃがハウジング２２の内面に一体で形成されている。上記した構成により、ハウジング２２の溝部２２ａの下方にはガイド部２２ｂとロック部２２ｃが、交互に３組形成されている。
【００２１】
一方、円筒状のハウジング２２には、図２に示す切替レバー１１が上方に取り付けられるプッシュロッド１４が軸方向において移動自在に配設される。このプッシュロッド１４は、図４に示す如く、円筒状を呈する。尚、切替レバー１１の上方には操作性を良くするため、操作ノブ３３が取り付けられる。プッシュロッド１４の上方には切替レバー１１がプッシュロッド１４の上方に形成された凹部に挿入され、側面に設けられた孔にビス等の固定部材により、切替レバー１１がプッシュロッド１４に取り付けられる。また、プッシュロッド１４の下方には、中央部に比べて大径となった大径部１４ａを一体で有しており、大径部１４ａの軸方向における下端部１４ｂは、周方向に先が尖った凸状となっている。また、大径部１４ａは周方向において、６つの摺動部１４ｃが軸方向に延在して形成されている。この摺動部１４ｃはハウジング２２に形成された溝部２２ａに沿って軸方向に摺動自在となっている。
【００２２】
また、プッシュロッド１４の下端部１４ｂの下方には、ハウジング２２に形成された凹部内で軸方向に移動しながら周方向に回転するロータ１５が配設される。ロータ１５は図５に示す円筒状を呈し、ロータ１５はプッシュロッド１４の下端部１４ｂに複数の点接触にて軸方向に押圧される構成となっている。ロータ１５の上方には周方向において等間隔（例えば、ロータ中心から１２０度間隔）で突起部１５ａが形成されている。この突起部１５ａは、ハウジング２２ａの溝部２２ａで軸方向に摺動する。また、突起部１５ａは上方の端部には、ハウジング２２の内側に形成されたガイド部２２ｂの傾斜角度と一致もしくは略一致するテーパ状の上端部１５ｂが形成されており、この上端部１５ｂはハウジング２２の内側に形成されたガイド部２２ｂを摺動する。溝部２２ａが形成された部位に上端部１５ｂが位置するとき、上端部１５ｂは溝部２２ａの中に摺動しながら入ってゆく（第１状態）が、上端部１５ｂが隣り合う溝部２２ａとの間の非連続なロック部２２ｃにあるときには、ロック部２２ｃによりその状態を保持する（第２状態）。
【００２３】
ロータ１５とハウジング２１との間には、スプリング２７が配設される。このスプリング２７は一端が切替部１０ｂが設けられるハウジング２１に係止され、ロータ１５を軸方向（上方）に付勢し、このスプリング２７の付勢力によって、ロータ１５は上記した第１状態または第２状態に保持される様になっている。また、スプリング２７はロータ１５に対して周方向に回転力を付与する。
【００２４】
一方、ロータ１５の下方には、先端に略Ｕ字状の形状を成すフォーク２６を備えたフォークシャフト２５が固定される。フォークシャフト２５はフォーク２６に対して回転自在となっている。略逆Ｕ字状のフォーク２６の２つの先端には、所定角度（例えば、鉛直方向から５０度）を有するテーパ部２６ａが形成されており、このテーパ部２６ａが動力伝達部材３５に対して下降することにより、２つのテーパ部２６ａにて、動力伝達部材３５をシャフト３４の軸方向に押圧しながらスライド移動させ、ピン２９と孔３５ａとの嵌合を外すことができる。これによって、モータ８から車軸４への動力伝達過程における動力伝達を遮断することで、着座者は手動にて車輪６の横に設けられた環状のリムを回転操作することによって、車輪６を動かして車椅子１を移動させることができる（手動駆動）。そして、この状態からテーパ部２６ａが上昇すれば、スプリング３９の付勢力により、ピン２９と孔３５ａとの嵌合を確立させて、モータ８から車軸４への動力伝達を接続することができる（電動駆動）。
【００２５】
車椅子１の電動駆動について、簡単に説明する。車椅子１は操作レバーを操作することによって、移動させることができる。着座者は座席３に座り、着座者が前方に進みたい場合には、図示しない操作レバーを前方に倒す操作を行う、これによって、コントローラから図示しないモータに前進信号を出力し、モータ８を正転駆動させることにより、車椅子１を前進させることができる。また、後方に進みたい場合には、操作レバーを後ろに倒す操作を行えば、コントローラからモータに後進信号を出力する。これによって、モータ８を逆転させることによって、車椅子１を後進させることができる。
【００２６】
次に、車椅子１を電動駆動から手動に切り替える際の動作について説明する。車椅子１の電動駆動の状態を、図７の（ａ）に示す。この（ａ）に示す状態では、プッシュロッド１４はスプリング２７の付勢力によって、ロータ１５は最上位に位置し、プッシュロッド１４の６つの摺動部１４ｃ及びロータ１５の３つの突起部１５ａは共に、ハウジング２２に形成された溝部２２ａにある第１状態を保持する。
【００２７】
そこで、例えば、介助者（または、着座者）が切替レバー１１を下方に押圧力を付与して、電動駆動から手動への切り替え操作を行うと、切替レバー１１の下方への押圧力は、切替レバー１１の軸方向に配設されたプッシュロッド１４、ロータ１５、フォーク２６をもつフォークシャフト２５を下降させる。これに伴って、フォーク先端の２つのテーパ部２６ａはボビン状の動力伝達部材３５のフランジ部３５ｃに一緒に当接し、動力伝達部材３５をシャフト３４の軸方向に移動させながら、周状に形成された溝部３５ｂに次第に入ってゆく。フォーク２６が溝部３５ｂに入り、切替レバー１１、プッシュロッド１４、ロータ１５およびフォーク２６が最下位まで下降すると、図７の（ｂ）の状態となる。そこで、切替レバー１１から手を離して、切替レバー１１への押圧力を解除すると、スプリング２７の付勢力によって、ロータ１５、プッシュロッド１４、切替レバー１１は共に上方へと付勢される。ロータ１５が上方へ付勢されると、ロータ１５にはスプリング２７による回転力が作用するので、溝部２２ａから若干回転し、周方向にずれる。この場合、ロータ１５の上方にはテーパ状の上端部１５ｂが形成されているが故に、上端部１５ｂはハウジング２２に形成されたテーパ状となったガイド部２２ｂに当接した状態でガイド部２２ｂの傾斜角度に沿って摺動し、隣り合う溝部２２ａとの間に形成された非連続のロック部２２ｃにロータ１５の上端部１５ｂが当接する。これによって、図７の（ｃ）に示す如く、第２状態となる所定位置にてロータ１５が保持される。この第２状態では、動力伝達部材３５に設けられたピン２９が動力伝達部材３５のシャフト上の移動により孔３５ａから外れる。その結果、モータ８から車軸４への駆動力が遮断され、動力伝達系はフリーな状態となって手動による操作が可能となる。
【００２８】
一方、これとは反対に、手動から電動駆動に切り替える場合には、上記と同様な操作を行うことによって、動力伝達を切り替えることが可能である。つまり、介助者（または、着座者）が切替レバー１１をもう一度、下方に押圧力を付与して切り替え操作を行うと、切替レバー１１の押圧力は、切替レバー１１の軸方向に配設されたプッシュロッド１４、ロータ１５、フォーク２６をもつフォークシャフト２５を、図７の（ｂ）の如く下降させる。そして、切替レバー１１から手を離し、切替レバー１１の押圧力を解除すると、スプリング２７の上方への付勢力によって、ハウジング内を上方へと移動してロータ１５は上方へと付勢される。ロータ１５が上方へ付勢されると、ロータ１５にはスプリング２７による回転力が作用して、今度はロック部２２ｃから周方向に若干回転してずれる。ロック部２２ｃから上端部１５ｂが周方向にずれると、テーパ状になったガイド部２２ｂを上端部１５は摺動する。その後、上端部１５ｂはガイド部２２ｂから今度は溝部２２ａの中に入ってゆき、ロータ１５はハウジング２２の内部で最上位まで押し戻される。これによって、動力伝達部材３５をギヤ５３から離していたフォーク２６のテーパ部２６ａは、動力伝達部材３５から離れる。そして、動力伝達部材３５はシャフト３４に係止されたプレート３８に規制されたスプリング３９の付勢力で、ピン２９が孔３５ａに嵌る、図７の（ａ）に示す第１状態となる。この第１状態では、動力伝達部材３５に設けられたピン２９が動力伝達部材３５の孔３５ａに嵌ることによって、モータ８から車軸４への駆動力が伝達されることによって、電動駆動が行える状態となる。
【００２９】
尚、車椅子１は、図１において図示されるバックフレームパイプ２ａの他、図８に示されるように、もう一つのバックフレーム２ａを備える。この一対のバックフレーム２ａの間には、デニムの布で形成された背凭れ部１００が架橋されている。しかして、この背凭れ部１００には、モータ８に電線１４０及びコネクタ（図示略）電源を供給するためのバッテリー１１０が収容された布袋１２０が布製テープ（図示略）で着脱自在に装着されている。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、着座部及び前記着座部に使用者が着座した時に前記使用者の背中を支える背凭れ部から構成されたフレームにモータにより回転駆動される車輪が設けられた電動車椅子において、前記モータを駆動するバッテリーを、前記背凭れ部の任意な箇所に着脱自在に装着された袋の内部に収容したので、フレームの大きさの規格変更つまり背凭れ部の車軸方向の寸法変更があっても、袋の寸法を変更する必要がない。また、フレームを車軸方向に折りたたむ場合、簡単にバッテリーを収納した袋を取り外すことが出来、実用上多大な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における電動車椅子の構成を示す側面図である。
【図２】図１に示す駆動切替機構の要所部分拡大図である。
【図３】図２に示す駆動切替機構の駆動部の断面図である。
【図４】図２に示すプッシュロッドの形状を示す外形図および下面図である。
【図５】図２に示すロータの形状を示す外形図および上面図である。
【図６】図２に示す切替部のハウジングの外形図である。
【図７】図２に示す駆動切替機構の動作説明図であり、（ａ）は電動駆動を行う第１状態での状態図、（ｂ）は第１状態と第２状態とを切り替る途中の状態を示す状態図、（ｃ）は手動駆動を行う第２状態での状態図を示す。
【図８】背凭れ部にバッテリーを収納した袋が装着されている状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 電動車椅子（車椅子）
２ フレーム
３ 着座部（座席）
６ 車輪
８ モータ
１０ 駆動切替機構
１１ 切替レバー
１００ 背凭れ部
１１０ バッテリー
１２０ 袋

Claims (1)

1. 着座部及び前記着座部に使用者が着座した時に前記使用者の背中を支える背凭れ部から構成されたフレームにモータにより回転駆動される車輪が設けられた電動車椅子において、前記モータを駆動するバッテリーを、前記背凭れ部の任意な箇所に着脱自在に装着された袋の内部に収容してなる、電動車椅子。

Images